变速叉的工艺规程及铣7mm的侧面的工装夹具设计【优秀机械课程毕业设计论文】
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机械
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- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，30页。6800字。。
工艺卡一张。
工序卡一套。
图纸共4张，如下所示
A1-夹具体零件图.dwg
A1-装配图.dwg
A3-变速叉.dwg
A3-毛坯图.dwg
- 内容简介：
-
机械加工工艺卡片 工件名称 变速叉 工序号 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立 式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/z 主轴转速 r/削速度 m/本工 时 铣 24左 端面 高 速 钢端铣刀 卡尺 24 1 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 10 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/r 主轴转速 r/削速度m/本工 时 质检，入库 设计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 2 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立式 铣 床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度m/本工 时 铣 24右端面 高速钢端铣刀 游标卡 尺 24 1 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 3 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立式钻床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工 时 钻扩铰 12 的孔 麻花钻 游标卡 尺 6 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 4 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立 式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速 r/削速度m/本工 时 铣 2 侧面 立 铣刀 卡尺 11 1 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 5 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 卧式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/z 主轴转速 r/削速度m/本工 时 铣宽 面 三面刃铣刀 卡尺 20 1 75 477 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名称 变速叉 工序号 6 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 立 式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速r/削速度m/本工 时 铣宽 7的 2侧面 面铣刀 卡尺 20 2 75 477 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 7 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 卧式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速 r/削速度m/本工 时 铣宽 三面刃铣刀 游标卡尺 012 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 8 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立式钻床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/r 主轴转速 r/削速度m/本工 时 钻 8 麻花钻 游标卡尺 26 1 4 012 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 变速叉 工序号 9 零件名称 变速叉 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 钢板 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立式钻床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/r 主轴转速 r/削速度m/本工 时 钻 3孔 麻花钻 游标卡尺 10 1 012 52 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺过程卡片 零件号 工序号 工序名称 设备 夹具 刀具 量具 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 铸造 时效处理 铣 24 左 端面 立式铣床 用夹具 高速钢端铣刀 24 右端面 立式铣床 用夹具 高速钢端铣刀 钻 扩铰 12 的孔 立式钻床 用夹具 麻花钻 I 铣 宽 侧面 立 式铣床 用夹具 立铣刀 I 铣宽 面 卧式铣床 用夹具 三面刃铣刀 宽 7 的 2 侧面 立 式铣床 用夹具 面铣刀 宽 槽 卧式铣床 用夹具 三面刃铣刀 X 钻 8 立式钻床 用夹具 麻花钻 3 孔 立式钻床 用夹具 麻花钻 验 立式钻床 用夹具 丝锥 毕业设计说明书 题目： 变速 叉 的工艺规程及 铣 7 侧 面 的工装夹具设计 学 生 ： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机 床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 变速 叉 加工工艺规程及其铣 7 侧 面 的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 ：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 so on 140 is as as on in to is on to a of is on to as as in to 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 件作用 2 3 二 . 工艺规程设计 3 3 5 5 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 7 三 夹具设计 15 题的提出 15 位基准的选择 15 削力及夹紧力计算 16 位误差分析 18 向键和对刀装置设计 18 具设计及操作简要说明 21 总 结 24 致 谢 25 参考文献 26 第 1 页 共 26 页 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲， 机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 变速 叉 的加工工艺规程及其铣 7侧 面 的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合， 才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第 2 页 共 26 页 一、 零件的分析 零件的作用 变速 叉 的作用， 题目所给定的零件是变速箱中的 变速 叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给变速 叉，拨动同步器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行；二是在倒档拨叉上有一个配合槽，与其他零件配合装配，在 变速叉转动时带动其运动。 第 3 页 共 26 页 零件的工艺分析 从变速 叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述 如下： 1. 以 12 这一组加工面包括：一个的 12各个槽的侧面和孔 2. 以底面为基准的加 工面 这一组加工面包括： 24的 左右 端面 二 . 工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 零件材料为 虑到 变速 叉运行时经常需要挂 档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件 成批生产 ，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加 工精度上考虑也是应该的 。 毛坯的设计 变速 叉零件材料为 度选用 260坯重约 1产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 12 因为孔只有 12 因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜 设计底孔。 因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 2. 叉口侧面 该 叉口 两侧面 粗糙度都是 行一次粗 铣 即可满足光洁度要求 。根据资料可知，选取加工 余量等级为 G，选取尺寸公差等级 第 4 页 共 26 页 为 9级。 所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为 合要求。 3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为 光洁 度要求 没有 ， 直接铸造出来， 查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为 810级， 5. 钻孔、 1283 因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。 因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 根据上述原始资料及加 工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图 变速 叉 ” 零件毛坯简图。 第 5 页 共 26 页 基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出， 变速 叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证 12的要求，选择 24外圆面 作为粗基准，依照粗基准的选择原则 （即当零件有不 加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件 放在工作台上， 工件的 24外圆 表面紧靠在 固定 制 5个自由度； 固定 型块夹紧 ，限制一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线 制订 工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序 ： 铸造 。 工序 ： 时效处理 工序 ： 铣 24 左 端面 工序 ： 铣 24 右端面 工序 V： 钻扩铰 12的孔 第 6 页 共 26 页 工序 I： 铣宽 8侧面 工序 ： 铣宽 92工序 ： 铣宽 7的 2侧面 工序 ： 铣宽 16工序 X： 钻 8工序 钻 3孔 工序 入库 。 方案二 工序 ：铸造 。 工序 ： 时效处理 工序： 钻扩铰 12的孔 工序 ： 铣 24 左端面 工序 V： 铣 24 右端面 工序 I： 铣宽 8侧面 工序： 铣宽 92工序： 铣宽 7的 2侧面 工序： 铣宽 16工序 X： 钻 8工序 钻 3孔 工序 库 。 方案二和方案一的不同之处在于方案一在铣完 24 左右 端面后开始钻，扩，绞 12 的孔，然后以 12 孔为定位基准铣各个槽和侧面，这样就能更好的保证加工精度提高生产效率，综合考虑我们选择方案一，具体的加工路线如下 工序 ：铸造 。 工序 ： 时效处理 工序： 铣 24 左端面 工序 ： 铣 24 右端面 第 7 页 共 26 页 工序 V： 钻扩铰 12的孔 工序 I： 铣宽 8侧面 工序： 铣宽 92工序： 铣宽 7的 2侧面 工序： 铣宽 16工序 X： 钻 8工序 钻 3孔 工序 库 。 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 12钻孔 ： 11 扩孔： 孔： 122. 叉口侧面 铣： 2Z=3 确定切削用量及基本工时 工序 ： 铸造 工序 效处理 工序 铣 变速 叉左 端 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端 铣刀，刀片采用 p ， 50 ， 25 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 第 8 页 共 26 页 p 2） 决定每次进给量及切 削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m rd vn s 按机床标准选取1450 r m 450351000 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603） 计算工时 切削工时： 1 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 5 351121 fn V：铣变速叉左 端 面与工序 I 相似，在此就不多做说明 工序 V： 钻，扩，绞 12 孔 工步一钻孔至 11 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的00 ， 10 时， 。由于本零件在加工 14 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 第 9 页 共 26 页 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 m 81 0 0 01 0 0 0 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 75111000 切削工时： ， ， 2 ，则机动工时为 m i 扩孔 利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 钻 根据机床说明书，选取 m i n/461231213121 钻则主轴转速为 m 4 ，并按车床说明书 第 10 页 共 26 页 取 8 ，实际切削速度为 m 切削工时： ， ， 2 ，则机动工时为 m i ： 铰 孔 根据 参考文献 表 2 ，28 ，得 m 4 9 查参考文献 表 机床实际进给量和实际转速，取 ， 98 ， 实 际 切 削 速 度3.9 。 切削工时： ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m I： 铣 2 个 侧 面 1. 选 择刀具 刀具选取 立铣刀 p ， 00 ， 25 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 4） 决定铣削深度 第 11 页 共 26 页 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 5） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取975 r m 75301000 w 当975r/ 7 8 09 7 按机床标准选取 7506） 计算工时 切削工时： 11 ， 2 ，则机动工时为 m 75 311(2)(2 21 fn 宽 卧式铣床 择刀具 刀具选取 高速钢三面刃铣刀 ，刀片采用 p ， 00 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 第 12 页 共 26 页 7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 8） 决 定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771000 1450501000 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11609） 计算工时 切削工时： 01 ， 2 ，则机动工时为 m i 75 320(2)(2 21 fn 7 两侧面 立 式铣床 择刀具 刀具选取 面 铣刀 ，刀片采用 p ， 00 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 第 13 页 共 26 页 10） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 11） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771000 1450501000 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 116012） 计算工时 切削工时： 01 ， 2 ，则机动工时为 m 5 32021 fn X：铣宽 槽的切削用量及基本工时如上，在此不再累述 工序 X ：钻 8孔 的切削用量及基本工时 (1)钻 8机床： 式钻床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花 第 14 页 共 26 页 1)进给量 取 f=r 2)切削速度 V=2434m/取 V=30m/)确定机床主轴转速 8 301000 2002r/ 2388r/近的机床转速为 2012r/选取012r/ 所以实际切削速度000 m 0128 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=261l =4 2l =0tm=26=工序 3孔与工序 X 相似，在此就不多做说明 工序 检，入库 第 15 页 共 26 页 三 、 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计第 工序 铣 宽 7侧 面的铣床夹具。 题的提出 本夹具主要用于铣 宽 7侧 面 ，精度要求 不 高， 为此，只考虑如何提高 生产效率上，精度则不予考虑 。 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 12 的孔已加工 好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 12 孔和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两销和已加工好的12 孔及其端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的 螺母 作为夹紧机构。 第 16 页 共 26 页 削力及夹紧力计算 （ 1）刀具： 采用 立 铣刀 d= 30机床： 床 由 3 所列公式 得 查表 8 得其中： 修正系数 0.1C q X y u 8 z=24 0 代入上 式，可得 F= 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为断续切削系数 以 （ 2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 21 第 17 页 共 26 页 其中 F= G G 为工件自重 N 夹紧螺钉： 公称直径 d=15料 45钢 性能级数为 006 M P 8 0108 螺钉疲劳极限： M P 极限应力幅： M P 许用应力幅： M P aS 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s= 取 s=4 得 满足要求 M P 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 第 18 页 共 26 页 使用 螺旋快速 夹紧机构 即可指定可靠的夹紧力 定位误差分析 （ 1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和 一心轴和一挡销定位 ，孔与销间隙配合。 （ 2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： 本工序采用一 心轴 ，一挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，而定位销的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工 件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 根据 80定向键结构如图所示： 第 19 页 共 26 页 夹具体槽形与螺钉图 根据 a=14向键的结构尺寸如下 ： 表 定向键 数据表 B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2h 公称尺寸 允差 d 允差 4d 公称尺寸 允差D 14 0 8 3 3 + 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成变速叉宽 7面的 铣加工，所以选用 圆 形 对刀块。 圆 形 对刀块的结构和尺寸如图所示： 第 20 页 共 26 页 图 图 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 第 21 页 共 26 页 标记 四周倒圆图 平塞尺 图 塞尺尺寸为： 表 平塞尺 尺寸表 公称尺寸 H 允差 d C 1 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量 小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑
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